아는게 '약'이다 _ 활성산소 / 항산화방어체계

【활성산소가 생기는 원인】

 

1. 호흡할 때 발생 _ 슈퍼옥시드(superoxide)

에너지 생성 과정은 미토콘드리아에서 일어나게 되는데 이때 산소분자는 물로 환원된다.

대부분의 산소는 물로 되지만 이 과정에서 전자 1개가 방출되는 경우가 있다.

이것이 슈퍼옥시드의 생성이다.

슈퍼옥시드가 다시 한 개의 전자를 받으면 과산화수소가 된다.

활성산소의 발생은 호흡의 과정에서 피할 수 없다.

 

2. 食細胞에서 발생

피부나 식도의 점막이 바이러스등의 침입을 막는 장벽의 역할을 하지만 식세포가 동원이 되어서 貪食한다.

활성산소는 방어시스템이라고 할 수 있다.

 

3. 허혈재관류(虛血再灌流)시 발생

조직에 허혈이 있거나 강력한 운동시 그 조직에 혈액이 가지 못해 일시적으로 국소 빈혈현상이 되는 경우가 있다.

그 후에 다시 혈류가 회복되면서 활성산소가 대량으로 발생한다.

 

4. 자외선 / 방사선

5. 화학물질 _ 항암제 / 제초제나 농약 / 배기가스 또는 매연 속의 질소화합물

■ 화학에서 radical(활성)은 쌍을 이루지 못한 전자를 포함하는 원자, 이온, 분자를 말한다.

일반적으로 전자는 쌍으로 존재하려는 경향이 커서 쌍을 이루지 못한 활성산소는 주변의 다른 물질로부터 전자를 빼앗아 안정화하려 한다.

이 과정에서 주변에 있는 단백질, 탄수화물, 지방, 기타 필수 물질이 산화되어 세포와 조직에 손상을 입게 되는데,

이를 산화 스트레스라고 한다.

인체는 활성산소(reactive oxygen species/ROS)의 공격으로부터 스스로를 방어할 수 있는 생화학적 방어체제를 갖추고 있는데,

이것이 항산화 방어체제(Anti-Oxidant Defence System)이다.

 

■ 항산화 능력이란

방어체제를 통해서 산화 스트레스가 되지 않도록 방어하는 능력의 크기로, 카탈라아제, 글루타티온 과산화효소 등과 같이 체내에서 합성이 가능한 ‘효소’와 비타민 A, C, E 등과 같이 식품 등을 통해 흡수하여야 하는 ‘항산화제’를 합하여 그 능력이 결정된다.

 

■ 항산화 효소는

체내에서 생성될 수 있는 항산화 물질로,

활성산소· 유해산소(oxygen free radical)가 생성되는 과정에서 촉매작용을 통하여 활성 산소를 제거하는 효소(enzyme)다.

 

■ 체내의 항산화 기능을 높이는 방법

 

1. 과산화물제거 효소· 슈퍼옥시드 디스무타아제(superoxide dismutase·SOD).

-. SOD 효소 : 인체에 유해한 초과산화수소이온이 발생했을 때, 인체에 무해한 산소와 과산화수소로 분해(decomposition)하여 무력화시킨다.

 

2. 카탈라아제(catalase).

 

-. 과산화수소는 대사과정에 의해, 해로운 부산물들이 생성되어 생체 세포를 손상시킬 수 있다. 이러한 현상을 배제시키기 위해서 과산화수소를 분해시키게 되는 것이다. 산소와 물로 분해시킨다.

 

3. 글루타치온 과산화효소·글루타치온 퍼옥시다제(glutathione peroxidase).

 

-. 카탈라아제와 같이 과산화수소를 산소와 물로 분해시키며, 과산화지질을 분해시키는 글루타치온(GSH)의 활동을 촉진하기도 한다. 과산화수소는 우선적으로 카탈라아제에 의해 분해되지만, 미쳐 분해되지 못한 나머지 과산화수소를 분해시키게 된다.

-. 과산화지질은 활성산소가 지방질과 결합되어 생기는 부산물로 인체에 유해하다.

 

4. 글루타치온 리덕타제(glutathione reductase).

 

-. 글루타치온과 글루타치온 과산화효소·글루타치온 퍼옥시다제에 의하여 활성산소를 중화시키고 부산물로 산화형 글루타치온(oxidized glutathione·GSSG)가 생성된다.

-. 글루타치온은 활성산소에게 전자를 주어 인체에 무해한 물 분자를 생성시키고, 자신은 다른 radical을 지닌 글루타치온 분자와 결합함으로써, 인체에 무해한 짝을 이루는 글루타치온 분자가 생성된다.

 

5. 퍼옥시레독신(peroxiredoxin).

 

-. 항산화 단백질로, 세포 내의 활성산소를 제거하여 활성산소 농도를 조절하는 역할을 한다. 세포 내에 다량으로 존재하며, 활성산소에 의한 세포손상을 방지한다.

 

#. 콤부차의 항산화 효과

 

-. 콤부차의 페놀 화합물의 양을 갈산을 기준물질로 측정한 결과, 0.565 mg 갈산/ml.

 

-. 폴리페놀 함량 100.33±2.36 mg/g, 카테킨 함량이 11.844 mg/g였으며 카테킨은 폴리페놀의 일종으로 높은 항산화력을 가지고 있다. 폴리페놀이 항산화력의 주된 역할을 수행하고 있다.

-. 유기산, 비타민, DSL 등 다양한 화합물들이 항산화력을 발휘하는 것으로 알려져 있다.

 

-. 폴리페놀 함량과 라디칼 소거능이 양의 상관관계를 보이는 것으로 확인됐다. 폴리페놀이 미생물들이 생산하는 효소에 의해 depolymerization이 일어나, 다양한 페놀성 화합물들이 증가하여 콤부차의 항산화 효과가 증가하는 것으로 밝혀졌다.

-. 콤부차의 산화적 스트레스 감소 효과를 확인하기 위해 홍차 발효 콤부차 배양액에 대한 DPPH, ORAC, ABTS 실험을 시행한 결과, 90%~88%의 라디칼 소거능을 보여주었다.

 

자료출처: http://www.foodengprog.kr/journal/article.php?code=70185

 

#. 미토콘드리아와 活性酸素, oxygen free radical

 

미토콘드리아 전자전달계로 들어오는 전자 중 약 95%는 정상적으로 흘러가 네 개의 전자가 하나의 산소 분자를 만나 두 개의 물 분자를 만든다. 미토콘드리아 전자전달계로 들어온 전자 중 5%는 정상적으로 흘러가지 못하고 전자전달계에서 새어 나와 산소와 만나게 되어 활성산소가 된다

 

free radical 속도는 대사율(세포가 산소 소비)에 의해 결정되고 몸집이 작은 동물은 대사율이 높다. 빠른 호흡을 하면, free radical 누출이 많아지고 수명이 짧아진다. free radical이 빠른 속도로 누출되면 퇴행성 질환이 빠르게 발병한다.

 

과잉생산된 활성산소는 산화작용을 일으킨다.

-. 세포막, DNA, 세포 구조가 손상당하고 범위에 따라 세포가 기능을 잃거나 변질된다.

-. 아미노산을 산화시켜 단백질 기능 저하. 핵산을 손상시켜 핵산 염기의 변형과 유리, 결합의 절단, 당의 산화분해 등을 일으켜 돌연변이나 암의 원인이 되기도 한다. 또한 생리적 기능이 저하되어 각종 질병과 노화의 원인이 되기도 한다.

-. 강한 살균작용으로 병원체로부터 인체를 보호하기도 한다.

 

미토콘드리아는

탄소 간의 결합에 전자 형태로 전환된 태양에너지를 세포 속 에너지 즉 ATP로 만드는 일을 주로 담당하고 있는 세포 내 소기관이다.

 

산소는 미토콘드리아에서 ATP를 만드는 과정에서 사용된다. 숨을 쉬지 못하면 산소가 없어 전자가 물을 만들며 소모되지 않기 때문에 전자가 더는 미토콘드리아 전자전달계를 통과하지 못해 ATP 생산을 하지 못하여 세포가 죽게 되고, 그 결과로 사망하게 된다.